Kiviaineksen tekniset laatuominaisuudet. Pirjo Kuula TTY/Maa- ja pohjarakenteet

Transkriptio

1 Kiviaineksen tekniset laatuominaisuudet Pirjo Kuula TTY/Maa- ja pohjarakenteet

2 Sisältö Kysymyksiä Mitä varten kiviainestuotteita valmistetaan? Mitä kiviaineksen laatu tarkoittaa? Miten ja miksi kiviaineksen laatu mitataan ja osoitetaan? Mitkä tekijät vaikuttavat kiviaineksen laatuun? Miksi laatua vaaditaan vai vaaditaanko? Miksi kiviaineksen laatu on tärkeä ominaisuus? Miten kiviaineksen laatua voidaan/pitäisi parantaa? Vastauksia Väitteitä, faktoja ja esimerkkejä hyvästä ja huonosta laadusta

3 Kiviaineksen laatu muodostuu Materiaalin lähtöominaisuuksista (synty- ja kehitysprosessi) Materiaalin tuotantoprosessista (louhinta, murskaus, seulonta) Materiaalin muusta käsittelystä (varastointi, kuljetus) Rakennettavan tai valmistettavan lopputuotteen laatu muodostuu edellisen lisäksi esim. tiivistyöstä tai tuotantoprosessista

4 Kiviaineksen laatua kuvaavat ominaisuudet! Kiviaineksen petrografiset ominaisuudet Kiviaineksen lujuus (iskunkestävyys, hiovan kulutuksen kesto, nastarengaskulutuskestävyys) Kiviaineksen raekokojakautuma Hienoaineksen määrä Kiviainesrakeiden muoto Kiviaineksen pitkäaikaiskestävyys Kemialliset ominaisuudet Käyttökohde määrittelee tärkeät ominaisuudet Laadun kuvaamiseen tarvitaan aina useampi kuin yksi parametri

5 Lähtökohta materiaalien laatuvaatimuksille rakenteen ja lopputuotteen toiminta Rakenne toimii sille asetettujen vaatimusten mukaisesti koko elinkaarensa ajan Turvallinen ja mekaanisesti kestävä rakenne Kestää esimerkiksi auto- tai junaliikenteen tai ympäristön aiheuttamat kuormitukset koko käyttöikänsä ajan Esimerkiksi kuormitusten aiheuttamat muodonmuutokset ovat sallituissa rajoissa Kiviaines on lopputuotteen/rakenteen raaka-aine, kiviaines kestää ja toimii asetettujen kriteerien mukaisesti

6 Kuormitukset Liikennekuormitus Staattinen ja dynaaminen osuus, vaihtelee koko ajan Nastarenkaat Ympäristöolosuhteiden aiheuttama kuormitus Vesi, jäätyminen ja sulaminen, routiminen Kiviaines hienonee aina valitaan tavoitellun käyttöiän perusteella oikean laatuinen kiviaines Rakenteeseen syntyy aina muodonmuutoksia palautuvia ja pysyviä hallitaan mahdollisimman hyvin

7 Kiviaineksen käyttökohde määrittelee laatuvaatimukset! Laatuvaatimukset ovat luokkia, raja-arvoja ja ilmoitettuja arvoja Laatuvaatimuksille on olemassa toiminnalliset perusteet

8 Rakenteiden toiminta Miksi asfalttikiviaineksessa tulee olla täysin tai osittain murskaantuneita rakeita %? Miksi raidesepelin tulee olla aina kalliomursketta?

9 Ratarakenne

10

11 Raidesepeli asennettu vuonna 1995 Raidesepeli asennettu vuonna 2008 Raidesepeli asennettu vuonna 1987 Raidesepeli asennettu vuonna

12 Mitä kiven ja kiviaineksen lujuus tarkoittaa? Puristus- tai vetolujuus Rakeisen materiaalin lujuus Yksittäisen partikkelin lujuus Partikkelijoukon lujuus Mitataan välillisesti iskunkestävyyden ja hiovan kulutuksen keston avulla materiaalin hienontuminen kokeessa Lujuus on kiven luontaisten piirteiden ja tuotantoprosessin summaominaisuus (raekoko, raemuoto, mineraalit, mineraalien raekoko, suuntautuneisuus jne.) Lujuuden avulla voidaan kuvata periaatteessa myös kiven hienontumispotentiaalia

13 Kiviaineksen käyttäytyminen lujuuskokeissa eli mitä mitataan? Raidesepelin Los Angeles -koe iskunkestävyyden testaus Tulos LA RB : 9 Raidesepelin micro-deval -koe hiovan kulutuksen testaus Tulos M DE RB:

14 Lujuusvaatimusten perusteet

15

16

17 LA-luku ~30 Micro-deval ~

18 Optimointiako? Muotoarvoa tai litteyslukua parantamalla saadaan myös parannettua lujuustestien tuloksia - paraneeko kiven lujuus? Jos pyöristetään tuotteen rakeita liikaa muutetaan materiaalin toimintaa rakenteessa tai lopputuotteessa Pitäisikö esimerkiksi muotoarvolle olla myös alaraja? Pitäisikö tuotantoprosessille asettaa vaatimuksia?

19 Ja sittenkin yksi kalvo CE-merkinnästä! Missä ovat CE-merkintädokumentit? Suoritustasoilmoitus CE-merkki Mitä ominaisuuksia on ilmoitettu ja pitävätkö tiedot paikkansa? Kun laatu muuttuu, muuttuvatko dokumentit? Kuka valvoo?

20 Yhteenveto Kiviaineksen laatu on merkittävässä roolissa kaikissa käyttökohteissa, vaikka se ei yksinään olekaan vastuussa kaikista rakenteen tai lopputuotteen toimintaan vaikuttavista tekijöistä Kiviaineksen laatu on aina useamman ominaisuuden summa yhden ominaisuuden optimointi ei välttämättä paranna kokonaislaatua. Laatuvaatimuksia voidaan kehittää - hiovan kulutuksen kestoa on mitattava myös! Kiviaines kuluu aina - oikeilla kiviaines valinnoilla ja laatuvaatimukset täyttävillä tuotteilla rakenteiden käyttöikä kasvaa